1952年4月1日,江苏省如皋县的夜晚,银河浩瀚,群星璀璨,苍穹似一口大碗倒扣在苍茫的大地上。这时,一颗小天体突然闯进地球大气层,发出耀眼的火光,照亮了一片大地,伴随着隆隆的响声,直直地划过天空,消失在天际。最终这个小天体落到了地面上,被人发现——这就是鼎鼎大名的如皋陨石。后来它被送到南京紫金山天文台收藏,1953年毛主席来紫金山天文台视察时,还亲手摸了摸它呢。如今,它依然静静地躺在紫金山天文台的陨石馆中向人们展示它的魅力。
图1 如皋陨石 拍摄于紫金山天文台陨石展览馆
其实,每天都有数十吨飘荡在太阳系里的尘埃或碎片以11—72千米/秒的高速进入地球,这可是普通飞机速度的50—320倍。假如它们直接撞向地面,其威力将是同等质量TNT炸药的12—560倍!好在有大气层的保护,细小的尘埃在大气层中燃烧殆尽了,质量大的碎片则落到地面形成陨石。不过陨石的降落概率非常小,平均每平方公里面积上要8千多年才有1次。陨石在湿润的环境下很容易风化掉,因此迄今找到的5万多块陨石,大部分是在干燥的南极冰原和沙漠地区被发现的。
陨石大小各异:世界上最大的陨石重达66吨,最小的只有几克重。根据化学成分,可以将陨石分为三类:石陨石,铁陨石和石铁陨石。陨石和地球上的岩石有很大的区别:石陨石中大部分是由小于1毫米的石质球粒堆积而成的,里面有很多地球上没有的矿物,有的还含有有机物;铁陨石是天然的铁镍金属,有漂亮的维斯台登花纹结构,这种结构可是需要几千万年甚至几亿年缓慢的分子扩散才可以形成呢;石铁陨石中有一类非常罕见的橄榄陨铁,由银白色的铁陨石穿插在金黄色的橄榄石周围组成,非常迷人,经常被人们制成饰品。
图2 橄榄陨铁 金黄色的矿物是橄榄石,银白色的是铁陨石,铁陨石上黑白条纹相间的结构即是维斯台登花纹结构 拍摄于紫金山天文台陨石展览馆
那么这些陨石是如何形成并到达地球上来的呢?
图3 太阳系演化过程
原来大约46亿年前,太阳系还是由氢气、氦气和少量的尘埃组成的星云,后来星云在万有引力的作用下发生了收缩,中心的物质形成太阳,外围的物质落入环绕太阳的行星盘里。新生的太阳的辐射很强,将尘埃蒸发为气态,后来太阳的辐射减弱,这些气态物质就像水蒸气凝结成雨滴一样,重新凝聚成一个个球粒。这些颗粒之间会不断的碰撞黏合,越长越大,最终长成行星。但是由于木星区域内的物质很多,引力大,将小行星区域内很多物质夺走了,小行星也就长不大了。刚形成的行星和较大的小行星内部很热,整个天体都融化了,密度大的金属下沉到核心,中间为石铁质的幔层,更轻的则形成岩石壳层。较小的小行星无法保存热量而没有发生融化,从而保留了最原始的球粒堆积结构。小行星带有多达70万颗小行星,它们发生碰撞,改变轨道后落向地球。撞碎的小行星的核便是铁陨石,幔则是石铁陨石,壳以及很小的没有熔融的小行星则是石陨石。有时候火星或月球表面的物质会被小行星撞到太空中,飞到地球上来,这便是火星或月球陨石了。
陨石的科研价值非常高。正是通过研究陨石我们才知道太阳系的年龄有46亿年。未来人类要向太空发展,陨石的研究将会起到重要的作用。可以说陨石为人类文明的进步立下了汗马功劳!
作者:紫金山天文台 王科超 樊莉平